内容正文:
第九章 机械和功
第二节 滑轮
基础知识点内容
1.滑轮
定滑轮
动滑轮
滑轮组
示意图
定义
轴固定不动
轴可以随被吊物体一起运动
定滑轮和动滑轮组合
实质
等臂杠杆
动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆
——
特点
不能省力,但是能改变动力的方向
能省一半的力,但不能改变动力的方向
既能省力又能改变动力的方向
省力情况
F=G
绳端距离
s=h
s=2h
s=nh
说明:省力情况公式忽略了轮轴间摩擦及绳重;n 是吊着动滑轮绳子的段数。
2.使用定滑轮和动滑轮的几种情况(图中物体全部匀速运动):
图示
表达式
定 滑 轮
F=G;S绳=S物;v绳=v物
F=Ff Ff 为物体A所受的摩擦力
动 滑 轮
;S绳=2S物;v绳=2v物
;S绳=2S物;v绳=2v物
F=2G+G动;S物=2S轮 ;v物=2v轮
F=2Ff ;S物=2S轮 ;v物=2v轮
3.【绳子段数 n的判断方法】如图:
【组装滑轮组方法】首先根据公式求出绳子的段
数。然后根据“奇动偶定 ”的原则。结合题目的具体要求组装滑轮。
4.实际生活中应用滑轮的例子:
(1)定滑轮
(2)动滑轮
题型练习
一.单选题
1.下列说法中正确的是( )
A.动滑轮相当于一个省力杠杆一定省力
B.定滑轮相当于一个等臂杠杆
C.定滑轮可以改变力的大小
D.杠杆平衡时一定是水平的
2.如图所示,用定滑轮将重物匀速提起,若分别沿图示的三个方向用力,拉力为F1、F2、F3,下列说法正确的是( )。
A.F1最小 B.F2最小 C.F3最小 D.三个力一样大
3.学校经常举行升旗仪式,为了方便人站在地上就可以把国旗升到旗杆顶部,需要在国旗杆的顶部装有定滑轮,如图所示,其中定滑轮的作用是( )
A.省力 B.废距离 C.省距离 D.改变力的方向
4.卢沟桥不仅是北京现存最古老的石造联拱桥,也是中华民族命运转折的见证之桥。如图为卢沟桥内的一幅壁雕,展示了古人修桥的智慧与匠心。可以看到,两名工匠正在使用滑轮将一块巨石抬起,下列对该滑轮说法正确的是( )
A.该滑轮是一个动滑轮 B.使用此滑轮可以省力
C.使用此滑轮可以改变力的方向 D.使用此滑轮可以省距离
5.实验课上,同学们对滑轮的省力情况非常感兴趣。某小组用质量相同的多个滑轮,组装出四种不同的使用方式,随后他们用重力为6N的物体A进行了测试。测试过程如图所示,在竖直方向上的力、、、的作用下物体A均能匀速上升。不计绳重及摩擦,四个力中最大的是( )
A. B. C. D.
6.用弹簧测力计先后两次拉动重为的物体竖直向上运动,两次运动的路程随时间变化的图像如图所示,两次运动所对应的弹簧测力计的示数分别为和,忽略空气阻力,下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
7.如图所示,水平桌面足够长且粗糙程度均匀,将物体A用一根轻绳绕过定滑轮与物体B相连,轻绳保持与水平桌面平行,不计绳重以及绳与滑轮间的摩擦。物体A重为10N,物体B重为3N,物体A刚好向右做匀速直线运动;然后用水平向左的力拉物体A使其向左沿直线运动。下列说法正确的是( )
A.物体A向右匀速运动时,B所受的重力大于绳子对B的拉力
B.物体A向左匀速运动时,物体A受到的拉力等于7N
C.物体A向左减速运动时,物体A受到的滑动摩擦力等于3N
D.物体A向左加速运动时,绳子对A的拉力大于绳子对B的拉力
8.如图所示,水平台面由粗糙程度均匀的同种材料制成,在它上面放着质量为m1的木块,将木块用轻绳跨过定滑轮与质量为m2的钩码相连。木块在平行于台面的轻绳的拉力作用下做匀速直线运动,经过一段时间,钩码与地面发生碰撞并立即停止运动,木块继续滑动一段距离停在台面上。不计绳重和轮与轴之间的摩擦,下列说法正确的是( )
A.木块匀速运动的过程中,轻绳对木块的拉力大小为m1g
B.木块匀速运动的过程中,受到的摩擦力大小为m1g
C.木块匀速运动的过程中,轻绳对钩码的拉力大小为m2g
D.钩码触地后木块继续滑动的过程中,木块受到的摩擦力越来越小
9.如图所示,滑轮组悬挂在水平支架上,某工人站在水平地面上,竖直向下拉动绳子自由端,使物体以10cm/s的速度匀速上升,已知物体重480 N,每个滑轮重120N,工人重600N;不计滑轮组的绳重和摩擦,下列说法中正确的( )
A.支架受到滑轮组的拉力为1020N
B.工人对绳子自由端拉力为240N
C.工人对地面的压力为900N
D.10 s内绳子自由端移动距离是1m
二.多选题
1.工人用如图所示的滑轮组将重为600N的物体在10s内匀速提升2m,绳端拉力F为250N。则此过程中,不计绳重和轮与轴之间的摩擦,下列说法正确的是( )
A. 动滑轮的重力为150N
B.物体上升的速度为0.2m/s
C.绳子自由端的速度为0.4m/s
D.若增大该物体被匀速提升的速度,则拉力要变大
2.如图所示,滑轮组悬挂在水平支架上,重为500N的工人用300N竖直向下的拉力拉动绳子自由端,使重540N的物体5s内匀速上升10m。已知两个滑轮的质量相等,不计滑轮组的绳重和轮轴间摩擦。下列判断正确的是( )
A. 动滑轮的重力大小为60N
B. 绳子自由端的速度为2m/s
C. 工人对地面的压力大小为200N
D. 支架受到滑轮组的拉力大小为960N
3.用4个质量相同的滑轮和轻绳组成甲、乙两个滑轮组,如图所示。在绳的自由端分别沿竖直方向用力和把钩码以相同的速度匀速提升到相同高度。已知图中的每个钩码质量相等,若不考虑绳重和摩擦,则下列说法中正确的是( )
A.使用乙滑轮组时,一定小于所提升钩码的总重
B.拉力与可能相等
C.甲滑轮组的绳子自由端速度一定小于乙滑轮组的绳子自由端速度
D.甲中支架拉力一定小于乙中支架拉力
4.如图示滑轮组恰处于静止状态。已知每个滑轮重为1N,乙物体的重力为5N,不计绳重和摩擦,则下列说法正确的是( ABD )
A. 甲物体的重力是9N
B. 定滑轮对天花板的拉力是11N
C. 若让乙物体上升1m,则甲物体需要下降2m
D. 若乙物体在匀速下降,则甲物体的速度小于乙物体的速度
三.实验填空题
1.请组装如图乙所示滑轮组,使绳子自由端所受拉力F的方向竖直向上。
2.站在地上的人用如图所示的滑轮组提升重物,请你画出人向下拉绳时滑轮组的绕线方式。
3.学校的国旗杆顶部装有一个滑轮,如图所示。此滑轮属于 滑轮,这种滑轮的实质是 杠杆(选填“省力”、“费力”或“等臂”)。
4.如图甲、乙所示,用相同的滑轮组采用不同绕绳方法提升同一重物,绳端拉力较小的是______。(选填“甲”或“乙”)
5.如图1、图2所示,分别用定滑轮和动滑轮匀速提起同一物体,物重80N,不计滑轮重及摩擦,则F1=_______N,F2=________N。图2中,若物重80N,动滑轮重10N,不计摩擦,则拉力又为__________N。
6.用如图3、图4所示装置拉同一物体,使物体在水平面上作匀速直线运动,已知物体重80N,地面对物体的摩擦力为20N,则F1=_______N,F2=_________N。
7.利用如图所示的装置匀速提升物体 C,请你利用所学知识回答:
(1)若物体C 的质量为 200g,则物体 C 的重力 G=______N(g取10N/kg),滑轮B 为______(选填“动”或“定”)滑轮。
(2)若不计绳重和轴摩擦,则弹簧测力计的示数 F_____G(选填“>”、“<”或“=”),这是因为_________。
8.如图所示,固定在天花板上的定滑轮所受的重力为1N。重物A放在水平地面上,重物B通过细绳与重物A相连。已知重物A所受的重力为6N,A的底面积为10cm2。当装置处于静止状态时,A对地面的压强为3500Pa,若不计绳重及摩擦,B所受绳子竖直向上的拉力为 N,天花板对滑轮竖直向上的拉力为 N。
9.如图所示,工人站在水平台面上用滑轮组提货物。工人竖直向上拉动绳子,使货物匀速上升。已知工人体重为600N,货物重为810N,动滑轮重为90N。不计滑轮组的绳重和摩擦,
则工人拉绳子的过程中,工人的拉力F=_______N;工人拉绳子的过程中,工人对水平台面的压力F压=_______N。
四.计算题
1.如图所示是小兴用滑轮组匀速向上提升一个大石块的示意图,图中人对绳子的自由端施加的拉力沿竖直方向,动滑轮受到的重力为80N,石块受到的重力为720N,小兴所受重力为600N,不计绳重和轮与轴之间的摩擦。
(1)画出小兴的受力示意图;
(2)求小兴对地面的压力大小;
2.如图所示,工人站在水平地面上,用滑轮组提升重为800N的物体A,工人对绳子的自由端施加竖直向下的拉力F,物体A被竖直匀速提升0.5m,用时5s,此时,工人对水平地面的压力为100N。已知:工人重为600N。不计绳重和轴摩擦。
(1)画出图中工人的受力示意图;
(2)求工人对绳端的拉力;
(3)动滑轮重力大小为多少?
3.如图所示,用的拉力和一个固定在天花板上的定滑轮,拉住一个质量的物体,物体始终静止在水平面上且与物体相连的轻绳始终保持竖直方向。已知物体的底面积,取,不计滑轮的摩擦。求:
(1)物体A所受重力;
(2)物体A对水平面的压强
4.小力用由A、B两个相同的滑轮组成的滑轮组向上提升重为900N的物体C,如图所示。提升过程中,小力用大小为500N且竖直向下的力拉动绳子,使物体C以0.4m/s的速度竖直匀速上升。小力质量为60kg,每段绳子承受的最大拉力为1000N,g取10N/kg。若不计绳重及轮与轴的摩擦
求:(1)小力对地面的压力大小为多少N?
(2)天花板受到滑轮A的拉力大小为多少N?
5.如图所示,工人站在水平台面上用滑轮组提货物。工人第一次竖直向上用200N的力拉绳子时,货物未离开水平地面;第二次竖直向上拉动绳子,使货物以0.09m/s的速度匀速上升。已知工人体重为600N,货物重为800N,货物与地面的接触面积为0.,动滑轮重为100N。不计滑轮组的绳重和摩擦图8
求:(1)第一次拉绳子时,工人对水平台面的压力为多少N
(2)第一次拉绳子时,货物对地面的压强为多少Pa
(3)第二次拉绳子时,工人对绳子的拉力为多少N
答案:
一.1.B 2.D 3.D 4.C 5.B 6.C 7.C 8.C 9.A
二.1.AB 2.ACD 3.BC 4.ABD
三.1.2.3.定滑轮 等臂 4.甲
5.80 40 45
6.20 10
7.(1)2 定 (2)= 定滑轮不省力可以改变力的方向
8.2.5 6
9.300 900
四.1.(1)
(2)小兴拉动绳子提升石块时,受到竖直向上的绳子拉力、地面对他的支持力和竖直向下的重力作用,处于静止状态。由图知道,动滑轮上的绳子段数n=2,不计绳重和轮与轴之间的摩擦,绳子自由端的拉力
根据力的平衡条件知道,地面对他的支持力
小兴对地面的压力与地面的对他的支持力是一对相互作用力,大小相等,即
2.(1)工人站在水平地面上,处于静止状态,工人受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力和支持力,如下图所示:
(2)工人在竖直方向处于平衡状态,所以工人对绳端的拉力为
F拉=F=G工人-N=600N-100N=500N
(3)
3.(1)根据重力与质量的关系,有
(2)由于定滑轮不改变力的大小,因此物体受到竖直向上的拉力,根据牛顿第一定律和答图3中物体的受力情况,可得物体所受支持力
由此可得物体对水平面的压力
所以物体对水平面的压强
4.(1)
(2)
5.(1)
(2)
(3)
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